XLVIII KONFERENCJA NAUKOWA
KOMITETU INŻYNIERII L
DOWEJ I WODNEJ PAN
I KOMITETU NAUKI PZITB
Opole  Krynica 2002
Irena GAWEA
1
Katarzyna BAGIC
SKA2
BADANIA PROCESU STARZENIA ASFALTU DROGOWEGO
1. Wstęp
Zmiany, jakie zachodzą z czasem w składzie i strukturze chemicznej asfaltu, prowadzące do
zwię kszenia jego twardości i kruchości, nazywamy starzeniem. Rozróżniamy starzenie
krótkotrwałe, podczas przygotowywania, transportu i układania mieszanki mineralno-
asfaltowej (starzenie technologiczne) oraz starzenie długotrwałe, które ma miejsce podczas
eksploatacji nawierzchni (starzenie eksploatacyjne).
Starzenie jest procesem złożonym. Zależy ono zarówno od rodzaju asfaltu, materiału
mineralnego i typu mieszanki mineralno-asfaltowej, jak i od czynników zewnętrznych.
Istnieje kilka czynników, które powodują twardnienie asfaltu prowadzące do szybszego
zniszczenia nawierzchni. Najważniejszą rolę w procesie starzenia asfaltu odgrywają reakcje
jego składników z tlenem powietrza. Reakcje asfaltu z tlenem są poprzedzone jego dyfuzją
do składników asfaltu. Podwyższona temperatura ułatwia dyfuzję. W miarę wydłużenia
czasu starzenia dyfuzja tlenu do lepiszcza zmniejsza się wskutek zwię kszenia jego lepkości.
Ze zwię kszeniem grubości warstwy dyfuzja tlenu staje się trudniejsza. Twardnienie asfaltu
spowodowane reakcją jego składników z tlenem zależy przede wszystkim od składu i
struktury chemicznej asfaltu świeżego. Wrażliwość asfaltu na starzenie jest zróżnicowana, w
zależności od jego pochodzenia i technologii produkcji. Najbardziej wrażliwe na utlenianie
są w asfalcie siarczki alkilowe i węgiel benzylowy, dlatego asfalty o wię kszej zawartości
siarczków oraz węglowodorów aromatycznych z bocznymi łańcuchami są bardziej podatne
na starzenie. Poznanie podatności asfaltów na starzenie będzie pomocne w przewidywaniu
ich zachowania w nawierzchni.
Badania prezentowane w niniejszej pracy prowadzone były w kilku kierunkach.
Głównym ich celem było poznanie zmian, jakie zachodzą w składzie i strukturze chemicznej
oraz właściwościach asfaltów podczas przygotowywania mieszanki mineralno-asfaltowej
oraz w czasie jej eksploatacji w nawierzchni. Próby symulacji starzenia asfaltów w
laboratorium i analiza zmian, jakie zaszły podczas tego procesu, miały na celu ocenę
podatności różnych typów chemicznych i rodzajów asfaltów na starzenie spowodowane
1
Dr hab. inż., prof. nadzw., Politechnika Wrocławska, Instytut Chemii i Technologii Nafty
i Węgla
2
Dr inż., Politechnika Wrocławska, Instytut Chemii i Technologii Nafty i Węgla
210
działaniem tlenu powietrza w podwyższonej temperaturze, a także wyznaczenie czasu
starzenia w laboratorium odpowiadającego starzeniu w otaczarni. Podjęto próby opóz
nienia
procesu starzenia poprzez dodatek substancji spełniających rolę inhibitorów starzenia. Celem
pracy było również zbadanie podatności asfaltów na biodegradację.
2. Część doświadczalna i omówienie wyników
2.1. Materiał do badań
Materiał do badań stanowiły asfalty drogowe dwóch rodzajów (D70 i D50) oraz dwóch
zróżnicowanych typów chemicznych, a mianowicie parafinowo-naftenowy asfalt uralski i
naftenowy asfalt wenezuelski. SymulacjÄ™ procesu starzenia w laboratorium prowadzono na
kilku próbkach asfaltów różnych rodzajów i typów chemicznych, co miało na celu uzyskanie
wię kszej ilości danych, potrzebnych do sporządzenia wykresów zależności między zmianami
właściwości asfaltu podczas jego starzenia dwiema różnymi metodami laboratoryjnymi.
We współpracy z Laboratorium Drogowym we Wrocławiu sporządzono mieszanki
mineralno-asfaltowe (MMA), z których następnie ułożono odcinki nawierzchni o
zróżnicowanym natężeniu ruchu. Do badań pobierano próby mieszanek z otaczarni
(bezpośrednio po otoczeniu kruszywa asfaltem) oraz wycinki nawierzchni wykonywanych z
tych mieszanek.
Skład mieszanek M-A przedstawiono w tablicy 1.
Tablica 1. Charakterystyka mieszanek mineralno-asfaltowych
Rodzaj Skład MMA, %m/m Temperatura Natężenie
mieszanki ruchu
wytwarzania, °C
SMA 0/8 Asfalt D70 Uralski 6,5 176 Ruch
Kruszywo drobne granulowane 0/5 14,0 miejski
Grys 5/8 67,3 średni
MÄ…czka wapienna 12,2
MMA Asfalt D70 Uralski 5,6 176 Ruch
średnioziarnista Piasek naturalny 13,2 lokalny
(wg BN- Kruszywo bazaltowe 0/5 41,9
74/8934-06) Grys bazaltowy 2/6,3 20,3
Grys bazaltowy 6,3/12,8 23,6
MÄ…czka wapienna 8,0
Beton Asfalt D50 Wenezuelski 5,2 183 Ruch
asfaltowy Piasek naturalny 7,6 ciężki
Kruszywo bazaltowe 0/4 37,5
Grys bazaltowy 2/6,3 11,1
Grys bazaltowy 6,3/12,8 32,1
MÄ…czka wapienna 6,5
Beton Asfalt D50 Uralski 5,1 168 Ruch
asfaltowy Kruszywo bazaltowe 0/5 38,9 ciężki
Grys 4/6,3-koks hutniczy 5,7
Grys 6,3/12,8-koks hutniczy 12,3
Grys 12,8/20-koks hutniczy 31,3
MÄ…czka wapienna 6,7
211
2.2. Odzyskiwanie lepiszcza z mieszanki
Z dokonanego przeglądu literatury na temat sposobów odzyskiwania lepiszcza
z mieszanki M-A wynika, że właściwe odzyskiwanie lepiszcza z mieszanki jest trudne,
głównie ze wzglę du na możliwość niekompletnej ekstrakcji asfaltu, twardnienia asfaltu
spowodowanego oddziaływaniem rozpuszczalnika oraz niecałkowitego usunię cia
rozpuszczalnika.
Przeprowadzone prace miały na celu dobranie optymalnego sposobu odzyskiwania
lepiszcza z mieszanki M-A. Obejmowały one dobór metody ekstrakcji oraz odzysku asfaltu z
jego roztworu w rozpuszczalniku. Przeprowadzono ekstrakcjÄ™ asfaltu z mieszanki przy
użyciu trzech różnych rozpuszczalników, a po odpędzeniu rozpuszczalnika badano
właściwości odzyskanego asfaltu i porównywano je z właściwościami asfaltu użytego do
sporzÄ…dzenia mieszanki. Na tej podstawie wybrano toluen jako rozpuszczalnik powodujÄ…cy
najmniejsze zmiany we właściwościach lepiszcza. Ze względu na wykazane zmiany w
asfalcie, spowodowane jego ekstrakcjÄ… na gorÄ…co, do odzyskania lepiszcza z mieszanek M-A
wybrano metodę ekstrakcji na zimno w wirówce przepływowej. Odzyskiwanie asfaltu z jego
roztworu w toluenie prowadzono zmodyfikowanÄ… metodÄ… Absona oraz metodÄ… destylacji w
wyparce próżniowej. Porównanie wydajności oraz właściwości asfaltów odzyskanych z
roztworu toluenowego obiema metodami wykazało wyższość metody destylacyjnej nad
metodą Absona i pozwoliło dobrać optymalne parametry destylacji. Destylację prowadzono
dwustopniowo stosując w każdym z dwóch etapów zróżnicowane temperatury i ciśnienia
oraz czas destylacji. Na rysunku 1 przedstawiono schemat odzyskiwania asfatu z mieszanki
mineralno-asfaltowej.
Toluen
Ekstrakcja
Substancja mineralna
Dekantacja
Osad
SÄ…czenie
Substancja mineralna
Dekantacja Osad
Toluen
Destylacja
Asfalt
Rys. 1. Sposób odzyskiwania asfaltu z mieszanki M-A
212
2.3. Badanie zmian w składzie i strukturze chemicznej oraz właściwościach asfaltów
Dokonano analizy zmian, jakie zaszły w składzie i strukturze chemicznej oraz we
właściwościach asfaltów podczas przygotowywania mieszanki M-A w otaczarni oraz jej
użytkowania na drodze.
Oznaczono składy grupowe (metodą ASTM D-4124) asfaltów odzyskanych z
mieszanek z otaczarni oraz z drogi i porównano je ze składami grupowymi asfaltów przed
ich starzeniem. Zmiany składu grupowego lepiszcza podczas jego starzenia przedstawiono
na przykładzie asfaltów D50 z ropy wenezuelskiej i uralskiej (rys.2). Z obserwacji zmian
składu grupowego tych asfaltów wynika, że typ chemiczny asfaltu ma istotny wpływ na
zmiany jego składu w procesie starzenia. Krótkotrwałe działanie tlenu w podwyższonej
temperaturze panującej w otaczarni spowodowało znaczny wzrost zawartości asfaltenów w
asfalcie typu naftenowego, ale podczas dłuższego kontaktu tego asfaltu z powietrzem, w
czasie użytkowania drogi, nie nastąpiło dalsze zwię kszenie zawartości asfaltenów. Inaczej
przebiegają zmiany w składzie grupowym asfaltu z ropy parafinowo-naftenowej, dla którego
obserwuje się mniejszy niż dla asfaltu wenezuelskiego przyrost zawartości asfaltenów w
warunkach panujÄ…cych w otaczarni, za to w czasie eksploatacji na drodze zachodzÄ… dalsze,
znaczne zmiany w jego składzie. Te różnice w zachowaniu obu asfaltów wynikają z różnic
nasycone
asfalt wyjściowy otaczarnia droga
nafteno-aromaty
żywice
asfalteny
40
20
0
asfalt wyjściowy otaczarnia droga
RysunekRys. 2. Zmiana składu grupowego asfaltówwyniku starzenia technologicznego i
2. Zmiana składu grupowego asfaltów D50 w D50 w wyniku starzenia
eksploatacyjnego
technologicznego i eksploatacyjnego
Å‚
ś ć
Å‚
ś ć
213
w typie chemicznym surowca, z którego zostały wyprodukowane oraz od warunków produkcji.
Otrzymanie asfaltu D50 z ciężkiej ropy wenezuelskiej wymaga znacznie krótszego czasu
utleniania pozostałości niż produkcja odpowiedniego asfaltu z ropy uralskiej. Stąd zmiany składu,
które w asfalcie z ropy wenezuelskiej miały miejsce w podwyższonej temperaturze panującej w
otaczarni, w asfalcie z ropy uralskiej dokonały się już w czasie jego produkcji, w wyniku
długotrwałego utleniania pozostałości. Potwierdzeniem tego jest wyższa zawartość asfaltenów w
asfalcie uralskim, jeszcze przed poddaniem go starzeniu.
Zmiany, jakie zaszły w składzie chemicznym asfaltów podczas operacji z tymi
materiałami na gorąco oraz w czasie użytkowania na drodze, znalazły odzwierciedlenie w
zmianach ich właściwości (tab. 2). Asfalt z ropy wenezuelskiej zmienił swoje właściwości
podczas operacji w otaczarni w wię kszym stopniu niż pozostałe asfalty, ale podczas jego
użytkowania na drodze zmiany te były wolniejsze niż w przypadku odpowiedniego asfaltu z
ropy uralskiej, który zachowywał się w sposób odwrotny. Z danych zamieszczonych w
tablicy 2 wynika, że rodzaj ruchu nie ma wpływu na starzenie eksploatacyjne asfaltu,
natomiast wydłużenie czasu użytkowania drogi powoduje pogłębienie zmian we
właściwościach lepiszcza.
Tablica 2. Właściwości asfaltów wyjściowych oraz odzyskanych z mieszanek
mineralno-asfaltowych z otaczarni i z drogi
Właściwości Uralski D70 Uralski Wenezuelski Uralski
D70 D50 D50
PRÓ BY WYJŚCIOWE
Penetracja w 25°C, 0,1mm
70 69 56 48
Indeks penetracji (IP)
-0,71 -0,65 +0,23 -0,41
Temperatura miÄ™knienia, °C
48,0 49,0 51,0 55,0
CiÄ…gliwość, cm w 25°C
>100 >100 >100 >100
w 15°C
>100 >100 >100 20
Temperatura Å‚amliwoÅ›ci, °C
-16,5 -16,0 -11,5 -12,5
Lepkość w 60°C, PaÅ"s
230 285 578 695
OTACZARNIA
Zmiana penetracji, % 35,7 34,8 42,7 20,8
4,0 3,0 8,5 2,0
Wzrost temperatury miÄ™ knienia, °C
>100 >100 56 38
CiÄ…gliwość, cm w 25°C
21 19 9 16
w 15°C
-14,0 -13,0 -10,5 -11,0
Temperatura Å‚amliwoÅ›ci, °C
820 855 2700 2000
Lepkość w 60°C, PaÅ"s
3,57 3,00 4,64 2,87
Indeks stwardnienia
DROGA/Rodzaj ruchu
Miejski średni Lokalny Ciężki Ciężki
Czas eksploatacji, m-ce
12 18 20 18 20
Zmiana penetracji, %
35,7 37,1 43,5 41,0 47,9
Wzrost temperatury miÄ™ knienia, °C
5,0 5,5 4,0 8,0 9,5
CiÄ…gliwość, cm w 25°C
>100 >100 >100 90 14
w 15°C
16 13 11 9 1
Temperatura Å‚amliwoÅ›ci, °C
-8,5 -8,0 -7,5 -10,5 -2,5
Lepkość w 60°C, PaÅ"s
740 840 1060 2400 3700
Indeks stwardnienia
3,22 3,65 3,72 4,15 5,32
214
W celu dokonania oceny zmian, jakie zaszły w strukturze chemicznej asfaltów w
wyniku ich starzenia, poddano frakcje polarne, wyodrębnione z asfaltów, badaniu metodą
spektroskopii w podczerwieni. W próbie asfaltu D70, wyjściowego oraz wyekstrahowanego
z mieszanek pobranych z otaczarni i z drogi (po 1,5 roku eksploatacji) oznaczono zawarto ść
kwaśnych grup hydroksylowych.
Z porównania widm spektroskopowych w podczerwieni, zarejestrowanych dla frakcji
żywic i asfaltenów pochodzących z asfaltów przed i po ich starzeniu wynika, że wskutek
starzenia asfaltów w otaczarni i na drodze następuje zwiększenie zawartości sulfotlenków,
alkoholi aromatycznych oraz grup karbonylowych. W żywicach obserwuje się zwiększenie
zawartości fenolowych grup hydroksylowych. Zwiększenie liczby kwasowej asfaltów
podczas ich starzenia w otaczarni i na drodze potwierdza wyniki badań w podczerwieni.
Względny przyrost liczby kwasowej wynosi 88% dla asfaltu wyekstrahowanego z mieszanki
pobranej z otaczarni i 116% dla asfaltu pochodzÄ…cego a drogi.
2.4. Symulacja procesu starzenia w laboratorium
Panuje opinia, że zmiany zachodzące w asfalcie podczas przyspieszonego starzenia w
laboratorium odpowiadają w przybliżeniu zmianom jego składu i właściwości podczas
starzenia technologicznego.
Próbki asfaltów, różniących się typem chemicznym oraz penetracją, poddano starzeniu
w laboratorium metodami TFOT i RTFOT, najczęściej stosowanymi w Polsce do symulacji
procesu starzenia. Badano skład i strukturę chemiczną oraz właściwości tych asfaltów przed i
po ich starzeniu.
Metoda RTFOT powoduje nieco wię ksze zmiany we właściwościach asfaltów w
porównaniu z metodą TFOT, i to niezależnie od pochodzenia i rodzaju asfaltu. Zależności
między penetracją, temperaturą mię knienia oraz lepkością po starzeniu metodami TFOT i
RTFOT zostały przedstawione w postaci krzywych na rysunkach 3-5 oraz za pomocą
równań. Otrzymane dane potwierdzają dobrą korelację między tymi trzema podstawowymi
właściwościami asfaltów po ich starzeniu metodami TFOT i RTFOT, wykazano natomiast
brak zgodności między temperaturą łamliwości i ciągliwością asfaltów po starzeniu tymi
dwiema metodami [1].
°C
°C
Rys. 3. Zależność między temperaturą mięknienia asfaltów po starzeniu
metodÄ… TFOT i RTFOT
215
Rys. 4. Zależność między penetracją asfaltów po starzeniu metodą TFOT i RTFOT
Log ·RTFOT=0,9978 log ·TFOT+0,0566
ść
Rys. 5. Zależność mię dzy lepkością asfaltów po starzeniu metodą TFOT i RTFOT
ś ć
216
Starzenie asfaltu prowadzi zawsze do zwię kszenia zawartości asfaltenów. Badania
zmian składu grupowego asfaltów podczas ich starzenia w laboratorium wykazały, że
metoda RTFOT powoduje większy wzrost zawartości asfaltenów w porównaniu z metodą
TFOT. Odporność asfaltu na starzenie zależy w dużym stopniu od jego typu chemicznego i
metody produkcji. Stwierdzono [2], że asfalty o zbliżonym składzie, ale otrzymane różnymi
metodami, różnią się podatnością na starzenie. Przedstawiany w literaturze [3,4] schemat
przemian zachodzących w składzie asfaltów podczas ich starzenia, zgodnie z którym
składniki cykliczne ulegają konwersji do żywic a żywice do asfaltenów, jest słuszny dla
asfaltów z rop naftenowych, natomiast dla niektórych asfaltów z rop parafinowo-
naftenowych obserwuje się obok konwersji żywic do asfaltenów, częściowy rozpad żywic z
utworzeniem frakcji naftenowo- aromatycznej [2].
Z porównania składów grupowych asfaltów po starzeniu w laboratorium i w otaczarni
wynika (rys. 6), że podczas starzenia technologicznego zachodzą głębsze zmiany w składzie
niż w czasie przyspieszonego starzenia w laboratorium. Porównanie zmian struktury
chemicznej asfaltów po starzeniu metodami TFOT i RTFOT wykazało wię kszą zawartość
funkcyjnych grup tlenowych w próbkach poddanych starzeniu metodą RTFOT.
Celem znalezienia czasu starzenia asfaltu w warunkach laboratoryjnych, potrzebnego
do osiągnięcia przez ten asfalt lepkości odpowiadającej jego lepkości po starzeniu w
otaczarni, poddano próbkę asfaltu D70 z ropy uralskiej starzeniu w laboratorium. Stosowano
zróżnicowane temperatury i czasy utleniania, natomiast przepływ powietrza był stały i
wynosiÅ‚ 240 l/godz. Każdorazowo mierzono lepkość asfaltu w temperaturze 60°C po jego
utlenianiu w przyjętych warunkach. Z wykresów zależności lepkości od czasu utleniania w
danej temperaturze wyznaczono czas potrzebny do uzyskania przez ten asfalt lepkości
odpowiadajÄ…cej jego lepkoÅ›ci po starzeniu w otaczarni. W temperaturze 163°C wynosiÅ‚ on
98 minut, a więc był o 23 minuty dłuższy od czasu ogrzewania w tej temperaturze zgodnie z
metodÄ… RTFOT. Podczas utleniania tego asfaltu w niższej temperaturze, wynoszÄ…cej 90°C,
czas potrzebny do uzyskania przez niego lepkości odpowiadającej lepkości po starzeniu w
otaczarni wydłużył się do 3556 minut.
2.5. Ocena możliwości opóz
nienia procesu starzenia asfaltu
Jako inhibitory starzenia asfaltu zastosowano emulgatory kationowe. Stanowiły one
pochodne amin alifatycznych. Dodatek użytych substancji do asfaltu wynosił 1%. Ogrzany
asfalt o lepkoÅ›ci 334PaÅ"s, mieszano z wybranym dodatkiem przez okres 1 godziny, po czym
poddawano go starzeniu metodą RTFOT. Następnie mierzono lepkość tych asfaltów w
temperaturze 60°C. Wszystkie zastosowane zwiÄ…zki chemiczne spowodowaÅ‚y zmniejszenie
starzenia asfaltu, objawiające się zmniejszeniem jego lepkości po przyspieszonym starzeniu
w laboratorium (rys. 7); dwa spośród użytych związków okazały się bardzo skutecznymi
inhibitorami starzenia asfaltu, spowodowały bowiem dwukrotne zmniejszenie jego lepkości
po starzeniu.
2.6. Podatność asfaltu na biodegradację
Z próby starego asfaltu, pobranego ze zniszczonej nawierzchni, wyizolowano szczepy
bakterii. Badania diagnostyczne pozwoliły na zakwalifikowanie ich do pię ciu
nastę pujących rodzajów: Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus, Bacillus i
Arthrobacter. Przeprowadzono selekcjÄ™ bakterii majÄ…cÄ… na celu eliminacjÄ™ z mieszanej
kultury bakterii wyizolowanych z asfaltu takich szczepów, które nie są w stanie
wykorzystać składników asfaltu w charakterze jedynego z
ródła wę gla i energii. Badania
217
Asfalt D50 z ropy wenezuelskiej
7,97 7,99
10,79
28,14 33,35 33,28
37,39
40,23
41,01
22,60
17,54
16,80
otaczarnia TFOT RTFOT
Asfalt D50 z ropy uralskiej
7,53
8,01
12,20
21,46 30,25
31,31
42,75
38,70
39,18
nasycone
nafteno-aromaty
22,56 22,67
20,74
żywice
asfalteny
otaczarnia TFOT RTFOT
Asfalt D70 z ropy uralskiej
otaczarnia TFOT RTFOT
Rys. 6. Skład grupowy asfaltów z otaczarni i starzonych metodą TFOT i RTFOT
Zawarto
ść
sk
Å‚
adnika, %m/m
Zawarto
ść
sk
Å‚
adnika, %m/m
Zawarto
ść
sk
Å‚
adnika, %m/m
218
Asfalt bez 1 2 3 4
dodatku Asfalty z dodatkami
Rys. 7. Wpływ dodatków na lepkość asfaltu po starzeniu
wykazały, że spośród pięciu wyizolowanych rodzajów bakterii, aktywność degradacyjną
względem asfaltu przejawia tylko jeden szczep należący do gatunku Pseudomonas aeruginosa.
Ze względu na łatwiejszą biodegradowalność węglowodorów o mniejszej masie
cząsteczkowej, poddano biodegradacji frakcję niepolarną wyodrębnioną z asfaltu metodą
kolumnowej chromatografii cieczowej. BiodegradacjÄ™ prowadzono stosujÄ…c bakterie rodzaju
Pseudomonas aeruginosa oraz dwa konsorcja bakterii, zawierające oprócz bakterii gatunku
Pseudomonas jeszcze inne szczepy. Efekt biodegradacji był oceniany na podstawie wyników
analizy zmian składu frakcji asfaltu poddanej działaniu bakterii. Analiza ta wykazała, że
najbardziej podatne na biodegradację są łańcuchowe węglowodory nienasycone, które nie
powinny się znajdować w asfalcie wyprodukowanym w warunkach zachowawczych, a w
następnej kolejności n-alkany. Węglowodory aromatyczne i alkiloaromatyczne znacznie
trudniej ulegają biodegradacji. Wykazano, że rozkład związków występujących w asfalcie,
spowodowany działaniem bakterii, przebiega powoli.
3. Wnioski
1. Badania prowadzone w celu doboru optymalnej metody odzyskiwania asfaltu z
mieszanki mineralno-asfaltowej wykazały, że najkorzystniej jest prowadzić ekstrakcję
lepiszcza z mieszanki toluenem na zimno, a następnie usunąć rozpuszczalnik poprzez
dwustopniową destylację pod próżnią, w wyparce obrotowej.
2. Porównanie właściwości asfaltów, odzyskanych z mieszanek M-A pobranych z dróg o
zróżnicowanym czasie eksploatacji oraz natężeniu ruchu, potwierdziło wpływ czasu
eksploatacji na postęp starzenia, ale nie wykazało wpływu rodzaju ruchu na starzenie
asfaltu w nawierzchni. Ponieważ starzenie eksploatacyjne jest procesem przebiegającym
ś ć
219
powoli, a czas realizacji projektu badawczego pozwolił na obserwację przebiegu
starzenia przez okres maksymalnie 20 miesięcy od chwili ułożenia odcinków
doświadczalnych, ten wniosek należy traktować z pewną ostrożnością, a jego
potwierdzenie wymagałoby kontynuacji badań.
3. Typ chemiczny asfaltu i metoda produkcji mają istotny wpływ na zmiany zachodzące w
jego składzie podczas starzenia technologicznego, eksploatacyjnego oraz symulowanego
starzenia w laboratorium. Asfalty, które podczas produkcji poddawane były dłuższemu
utlenianiu, wykazują mniejsze zmiany składu i właściwości podczas starzenia
technologicznego w porównaniu z asfaltami utlenianymi krócej, jednak postęp w ich
starzeniu w czasie eksploatacji nawierzchni jest znacznie większy.
4. Symulacja procesu starzenia asfaltu w laboratorium metodÄ… RTFOT powoduje nieco
głębsze zmiany w jego składzie i strukturze chemicznej oraz we właściwościach w
porównaniu z metodą TFOT. Stwierdza się jednak dobrą korelację między lepkością,
penetracją i temperaturą mię knienia asfaltów po starzeniu tymi dwiema metodami.
5. Dla asfaltu D70 z ropy parafinowo-naftenowej znaleziono czas symulowanego starzenia
w laboratorium, potrzebny do uzyskania przez ten asfalt lepkości odpowiadającej jego
lepkości po starzeniu w otaczarni. Czas ten był o 23 minuty dłuższy od czasu
stosowanego zgodnie z normÄ… na starzenie asfaltu metodÄ… RTFOT.
6. Wybrane emulgatory kationowe okazały się skutecznymi inhibitorami starzenia
asfaltów. W dwóch przypadkach zmniejszyły dwukrotnie lepkość asfaltu po starzeniu.
7. Stwierdzono, że biodegradacja asfaltów przebiega powoli. Najbardziej podatne na
biodegradację są alkeny i n-alkany, natomiast węglowodory aromatyczne i
alkiloaromatyczne obecne w asfalcie trudno poddajÄ… siÄ™ biodegradacji.
Literatura
[1] BAGIC
SKA K., GAWEA
I., Korelacje między składem i właściwościami asfaltów po
starzeniu metodami TFOT i RTFOT. Drogownictwo, 2001, vol. 56, Nr 9, s. 271.
[2] GAWEA
I., BAGIC
SKA K., Changes in generic composition of bitumens after Thin
Film Oven Test. Eurobitume Workshop 99.Luxembourg 3-6 May 1999, Workshop
Briefing, referat nr 083.
[3] TALLAFIGO M. F., Evolution of chemical composition during oxidation in laboratory
with the Thin Film Oven Test Method. Papers of 5th Eurobitume Congress, Sztokholm
1993, T.IA, s. 215.
[4] CHOQUET F.S., The search for an ageing test based on changes in the generic
composition of bitumens. Proc. of International Symposium Chemistry of Bitumens,
Rzym 1991, T.II, s. 787.
STUDIES OF THE AGEING PROCESS OF ROAD ASPHALT
Summary
The study showed that the suscepitibility of bitumen to ageing is largely dependent on its
chemical type and the method of production. A good correlation was found between the main
properties of bitumens after the TFOT and RTFOT laboratory ageing methods. The optimum
method of binder removal from asphalt mixtures was developed. The effectiveness of the chosen
cationic emulsifiers as the anti-oxidants in bitumen technology was stated. Biodegrability tests
showed that biodegradation of the main bitumen components proceeded at a slow rate.